Χρήση του αισθητήρα όρασης - Python

Εργαλειοθήκη Εκπαιδευτικού - Ο Σκοπός αυτής της Ενότητας

Η αποτελεσματική χρήση του Αισθητήρα Όρασης απαιτεί από τους μαθητές να είναι σε θέση να τον διαμορφώσουν και να τον συντονίσουν ανάλογα με το περιβάλλον στο οποίο βρίσκεται. Στην ακόλουθη δραστηριότητα, οι μαθητές θα μάθουν πώς να κάνουν και τα δύο.

Για περισσότερες πληροφορίες σχετικά με τον προγραμματισμό του αισθητήρα όρασης μεδείτε την ενότητα V5 της βιβλιοθήκης VEX .

Ακολουθεί μια περίληψη των όσων θα κάνουν οι μαθητές σας σε αυτή τη δραστηριότητα:

Ανοίξτε το παράδειγμα έργου Ανίχνευση αντικειμένων (Όραση).
Διαμορφώστε τον αισθητήρα όρασης.
Εκτελέστε το παράδειγμα έργου Ανίχνευση αντικειμένων (Όραση).
Συζητήστε και αναστοχαστείτε.
Ρυθμίστε τον αισθητήρα όρασης.

Συμβουλές για τους Δασκάλους

Αν αυτή είναι η πρώτη φορά που ο μαθητής χρησιμοποιεί το VEXcode V5, μπορεί να έχει πρόσβαση σε πολλά χρήσιμα άρθρα στη Βιβλιοθήκη VEX.

Συμβουλές για Δασκάλους - Χρήση της Αυτόματης Συμπλήρωσης

Η αυτόματη συμπλήρωση είναι μια λειτουργία στο VEXcode V5 που προβλέπει την υπόλοιπη εντολή που πληκτρολογείτε. Καθώς οι μαθητές εργάζονται στο VEXcode V5, ενθαρρύνετέ τους να χρησιμοποιήσουν τη λειτουργία Αυτόματης συμπλήρωσης για να τους βοηθήσει με τη σύνταξη της Python. Ενδέχεται να παρατηρήσετε μια συνάρτηση αυτόματης συμπλήρωσης καθώς αρχίζετε να πληκτρολογείτε την εντολή. Χρησιμοποιήστε τα πλήκτρα "Πάνω" και "Κάτω" για να επιλέξετε το όνομα που θέλετε και, στη συνέχεια, πατήστε "Tab" ή (Enter/Return) στο πληκτρολόγιό σας για να κάνετε την επιλογή. Για περισσότερες πληροφορίες σχετικά με τη χρήση της Αυτόματης Συμπλήρωσης, ανατρέξτε αυτό το.

Αποκτήστε το απαραίτητο υλικό, το σημειωματάριο μηχανικής σας και ανοίξτε το VEXcode V5.

Απαιτούμενα υλικά:

Ποσότητα	Απαιτούμενα υλικά
1	Κιτ εκκίνησης για την τάξη VEX V5
1	VEXcode V5 (τελευταία έκδοση, Windows, macOS)
1	Σημειωματάριο Μηχανικής
1	Ρύθμιση παραμέτρων αισθητήρα όρασης (Βιβλιοθήκη VEX)
1	Ρύθμιση του αισθητήρα όρασης (Βιβλιοθήκη VEX)
1	Παράδειγμα έργου ανίχνευσης αντικειμένων (όραση)

Αυτή η δραστηριότητα θα σας δώσει τα εργαλεία για να χρησιμοποιήσετε τον Αισθητήρα Όρασης.

Μπορείτε να χρησιμοποιήσετε τις πληροφορίεςHelpπου υπάρχουν στο VEXcode V5 για να μάθετε περισσότερα σχετικά με τις εντολές.

Ο κωδικός VEX V5 εμφανίζεται με την Εργαλειοθήκη ανοιχτή στην αριστερή άκρη και τη Βοήθεια για την εντολή Μονάδα δίσκου ανοιχτή στην δεξιά άκρη. Η Βοήθεια εμφανίζει τον ορισμό της εντολής και πληροφορίες σχετικά με τον τρόπο χρήσης της.

Βήμα 1: Άνοιγμα ενός παραδείγματος έργου

Το VEXcode V5 περιέχει πολλά διαφορετικά παραδείγματα έργων. Θα χρησιμοποιήσετε ένα από αυτά σε αυτήν την εξερεύνηση.

Ανοίξτε το παράδειγμα έργου Εντοπισμός αντικειμένων (Όραση) ολοκληρώνοντας τα ακόλουθα βήματα:

Ανοίξτε το μενού Αρχείο.
Επιλέξτε Άνοιγμα παραδειγμάτων.

Γραμμή εργαλείων VEXcode V5 με ανοιχτό το μενού Αρχείο και επισημασμένο σε κόκκινο πλαίσιο το Άνοιγμα Παραδειγμάτων. Το Άνοιγμα Παραδειγμάτων είναι το τέταρτο στοιχείο μενού κάτω από τα Νέα Έργα Μπλοκ, Νέο Έργο Κειμένου και Άνοιγμα.

Χρησιμοποιήστε τη γραμμή φίλτρου στο επάνω μέρος της εφαρμογής και επιλέξτε "Αισθητήρας".

Ένα παράδειγμα παραθύρου επιλογής έργου στο VEXcode V5 δείχνει το φίλτρο ανίχνευσης που έχει επιλεγεί στην κορυφή, επισημασμένο με ένα κόκκινο πλαίσιο. Παρακάτω παρατίθενται μερικά παραδείγματα εικονιδίων έργων.

Επιλέξτε και ανοίξτε το παράδειγμα έργου Ανίχνευση αντικειμένων (Όραση).

Το εικονίδιο του παραδείγματος έργου αναφέρει την ένδειξη "Ανίχνευση αντικειμένων - Όραση" στο κάτω μέρος και εμφανίζει ένα εικονίδιο ρομπότ με έναν αισθητήρα στα αριστερά και ένα σκίτσο που υποδεικνύει την ανίχνευση στα δεξιά.

Αποθηκεύστε το έργο σας ως Ανίχνευση αντικειμένων.

Ελέγξτε για να βεβαιωθείτε ότι το όνομα του έργου Εντοπισμός αντικειμένων βρίσκεται τώρα στο παράθυρο στο κέντρο της γραμμής εργαλείων.

Συμβουλές για τους Δασκάλους

Βεβαιωθείτε ότι οι μαθητές έχουν επιλέξει Άνοιγμα Παραδειγμάτων από το μενού Αρχείο.
Βεβαιωθείτε ότι οι μαθητές έχουν επιλέξει το έργο Ανίχνευση αντικειμένων (Όραση) Παράδειγμα. Μπορείτε να επισημάνετε στους μαθητές ότι υπάρχουν αρκετές επιλογές από τις οποίες μπορούν να διαλέξουν στη σελίδα Open Examples.
Μπορείτε να ζητήσετε από τους μαθητές να προσθέσουν τα αρχικά τους ή το όνομα της ομάδας τους στο όνομα του έργου. Αυτό θα βοηθήσει στη διαφοροποίηση των προγραμμάτων αν ζητήσετε από τους μαθητές να τα υποβάλουν.
Δεδομένου ότι το VEXcode V5 διαθέτει αυτόματη αποθήκευση, δεν χρειάζεται να αποθηκεύσετε ξανά το έργο μετά την πρώτη του αποθήκευση.
Αν οι μαθητές χρειάζονται βοήθεια με την αποθήκευση, παραπέμψτε τους σε ένα από αυτά τα άρθρα:

Βήμα 2: Ρύθμιση παραμέτρων και χρήση του αισθητήρα όρασης

Ξεκινήστε διαβάζονταςΑισθητήρας όρασης - Διαμόρφωση ρομπότ - VEXcode
Στη συνέχεια, διαβάστεΡυθμίσεις αισθητήρα όρασης-Ρύθμιση ρομπότ-Κωδικός VEX V5
Στη συνέχεια, διαμορφώστε τον Αισθητήρα Όρασης για αντικείμενα τριών χρωμάτων: κόκκινο, πράσινο και μπλε.

Το παράθυρο διαμόρφωσης του αισθητήρα όρασης εμφανίζει μια εικόνα ενός χεριού που κρατά έναν κόκκινο κύβο στα αριστερά, με μια επικάλυψη στον κύβο και τις λέξεις REDBOX και W142 H142 από πάνω. Στα δεξιά, έχουν οριστεί 3 υπογραφές χρώματος για το BlueBox, το Redbox και το Greenbox.

Ανοίξτε το προηγουμένως αποθηκευμένο παράδειγμα έργου Ανίχνευσης Αντικειμένων (Όραση).

Πώς χρησιμοποιείται ο αισθητήρας όρασης σε αυτό το έργο; Προβλέψτε τι θα συμβεί όταν εκτελεστεί το έργο και καταγράψτε τις προβλέψεις στο σημειωματάριό σας για τη μηχανική.

  # Εισαγωγές βιβλιοθήκης
από vex import *

# Έναρξη κώδικα έργου

check_red = Event()
check_blue = Event()
check_green = Event()

# Θα ελέγξει αν υπάρχει μπλε αντικείμενο στο οπτικό πεδίο του αισθητήρα όρασης
# και θα εμφανίσει το αποτέλεσμα στη γραμμή 1 στην οθόνη του V5 Brain
def has_blue_callback():
    brain.screen.clear_row(1)
    brain.screen.set_cursor(1, 1)
    vexcode_vision_5_objects = vision_5.take_snapshot(vision_5__BLUEBOX)
    if vexcode_vision_5_objects and len(vexcode_vision_5_objects) > 0:
        brain.screen.print("Βρέθηκε μπλε αντικείμενο")
    else:
        brain.screen.print("Δεν βρέθηκε μπλε αντικείμενο")

# Θα ελέγξει αν υπάρχει κόκκινο αντικείμενο στο οπτικό πεδίο
# αισθητήρα και εμφάνιση του αποτελέσματος στη γραμμή 3 στην οθόνη του V5 Brain
def has_red_callback():
    brain.screen.clear_row(3)
    brain.screen.set_cursor(3, 1)
    vexcode_vision_5_objects = vision_5.take_snapshot(vision_5__REDBOX)
    if vexcode_vision_5_objects and len(vexcode_vision_5_objects) > 0:
        brain.screen.print("Βρέθηκε κόκκινο αντικείμενο")
    else:
        brain.screen.print("Δεν βρέθηκε κόκκινο αντικείμενο")

# Θα ελέγξει αν υπάρχει πράσινο αντικείμενο στην οθόνη του vision
# αισθητήρα και θα εμφανίσει το αποτέλεσμα στη γραμμή 5 στην οθόνη του V5 Brain
def has_green_callback():
    brain.screen.clear_row(5)
    brain.screen.set_cursor(5, 1)
    vexcode_vision_5_objects = vision_5.take_snapshot(vision_5__GREENBOX)
    if vexcode_vision_5_objects and len(vexcode_vision_5_objects) > 0:
        brain.screen.print("Βρέθηκε Πράσινο Αντικείμενο")
    else:
        brain.screen.print("Δεν βρέθηκε Πράσινο Αντικείμενο")

# εγγραφή χειριστών συμβάντων
check_blue(has_blue_callback)
check_red(has_red_callback)
check_green(has_green_callback)

# μικρή καθυστέρηση για να διασφαλιστεί ότι οι χειριστές συμβάντων είναι έτοιμοι για χρήση
wait(15, MSEC)

# ορισμός της γραμματοσειράς εκτύπωσης για όλες τις μελλοντικές εκτυπώσεις στην οθόνη V5
brain.screen.set_font(FontType.MONO40)

# εκτελείται συνεχώς για να ελέγξει για νέα δεδομένα αισθητήρα
while True:
    check_blue.broadcast_and_wait()
    check_red.broadcast_and_wait()
    check_green.broadcast_and_wait()
    αναμονή(0.1, ΔΕΥΤΕΡΟΛΕΠΤΑ)

Λήψη και εκτέλεση του έργου. Τοποθετήστε αντικείμενα διαφορετικού χρώματος μπροστά από τον αισθητήρα όρασης και παρατηρήστε τη συμπεριφορά του ρομπότ. Καταγράψτε στο σημειωματάριο μηχανικής σας πώς η πρόβλεψή σας ήταν διαφορετική ή σωστή σε σύγκριση με αυτήν που πραγματικά παρατηρήσατε από το έργο.

Συμβουλές για τους Δασκάλους

Τα τρίχρωμα αντικείμενα δεν χρειάζεται να είναι κύβοι, μπορούν να είναι οποιοδήποτε σχετικά μικρό πράσινο, κόκκινο και μπλε αντικείμενο.

Κίνητρο για συζήτηση - απαντήσεις

Διευκολύνετε μια συζήτηση στην τάξη, ώστε οι μαθητές να μοιραστούν στο σημειωματάριό τους τι προέβλεψαν ότι θα κάνει αυτό το έργο και να σκεφτούν επίσης πώς να διαμορφώσουν τον Αισθητήρα Όρασης.
Διευκολύνετε τη συζήτηση κάνοντας τις ακόλουθες ερωτήσεις:

Ποια είναι τα βήματα για τη διαμόρφωση του αισθητήρα όρασης;
Τι κάνει η δομήif else;
Τι θα συνέβαινε στον τρόπο που ο αισθητήρας όρασης ανιχνεύει αντικείμενα αν αλλάζαμε δωμάτιο;

Οι απαντήσεις θα ποικίλλουν:

Οι μαθητές θα πρέπει να σημειώσουν ότι θα πρέπει να αποφασιστεί το όνομα του αντικειμένου. Το αντικείμενο θα πρέπει να τοποθετηθεί στο πλαίσιο του αισθητήρα όρασης και να ακινητοποιηθεί χρησιμοποιώντας το κουμπί "Πάγωμα". Στη συνέχεια, το χρώμα θα επιλεγεί και θα ρυθμιστεί χρησιμοποιώντας το κουμπί "Ορισμός". Οι μαθητές θα πρέπει να περιγράψουν τα βήματα που αναφέρονται σεαυτό το άρθρο.
Η δομήif elseεκτελεί τις οδηγίες μέσα στο πρώτο ή το δεύτερο μέρος τουif elseμε βάση την τιμή Boolean που αναφέρεται. Περισσότερες πληροφορίες σχετικά με τον τρόπο χρήσης αυτής της οδηγίας μπορείτε να βρείτε στις πληροφορίες Βοήθειας.
Εάν ζητηθεί από τον Αισθητήρα Όρασης να ανιχνεύσει αντικείμενα σε διαφορετικό περιβάλλον, ο φωτισμός μπορεί να αλλάξει και τα χρώματα των αντικειμένων μπορεί να φαίνονται διαφορετικά. Αυτό μπορεί να δυσκολέψει τον αισθητήρα όρασης να ανιχνεύσει αντικείμενα.

Επεκτείνετε τη Μάθησή σας - Διαμορφώστε περισσότερα αντικείμενα

Επιλέξτε δύο άλλα χρωματιστά αντικείμενα για να διαμορφώσετε, πιθανώς λευκό, μοβ, κίτρινο, κ.λπ...

Εάν οι μαθητές χρειάζονται βοήθεια, παραπέμψτε τους στις πληροφορίεςΒοήθειαή στο άρθρο Ρύθμιση παραμέτρων ενός αισθητήρα όρασης V5.

Βήμα 3: Ρύθμιση του αισθητήρα όρασης

Συχνά ένα αντικείμενο έχει ρυθμιστεί ώστε να αναγνωρίζεται από τον αισθητήρα όρασης σε ένα περιβάλλον, για παράδειγμα, σε μια τάξη. Όταν ο Αισθητήρας Όρασης μεταφέρεται στη συνέχεια σε διαφορετικό περιβάλλον, όπως σε ένα αγωνιστικό περιβάλλον, το αντικείμενο ενδέχεται να μην αναγνωριστεί από τον Αισθητήρα Όρασης. Αυτό οφείλεται συχνά σε αλλαγή στον φωτισμό αφού ο Αισθητήρας Όρασης έχει ήδη διαμορφωθεί. Για να λύσετε αυτό το πρόβλημα, ίσως χρειαστεί να ρυθμίσετε τον αισθητήρα όρασης.

Ξεκινήστε διαβάζονταςΡύθμιση του αισθητήρα όρασης V5 στον κώδικα VEX V5.
Στη συνέχεια, ρυθμίστε τον αισθητήρα όρασης για τα τρία χρωματιστά αντικείμενα: κόκκινο, πράσινο και μπλε.

Παράθυρο διαμόρφωσης αισθητήρα όρασης με ένα χέρι που κρατά έναν κόκκινο κύβο με επικάλυψη πάνω από τον κύβο και κείμενο που διαβάζει redbox και x84 y 28 και έπειτα w 158 h 166. Στα δεξιά, οι χρωματικές υπογραφές Bluebox, Redbox και Greenbox ορίζονται με ένα ρυθμιστικό που επισημαίνεται σε ένα κόκκινο πλαίσιο με τον επιλογέα ρυθμισμένο στο 4.4.

Ανοίξτε το προηγουμένως αποθηκευμένο παράδειγμα έργου Ανίχνευση αντικειμένων (Όραση).

Πώς θα επηρεάσει η ρύθμιση του αισθητήρα όρασης την ικανότητα ανίχνευσης αντικειμένων; Πήγαινε το Clawbot σε διαφορετικό μέρος του δωματίου με περισσότερο ή λιγότερο φως.

V5 Clawbot σε ένα Πεδίο με το χέρι προς τα κάτω και το νύχι ανοιχτό γύρω από ένα μωβ κουτί.

Λήψη και εκτέλεση του έργου. Τοποθετήστε αντικείμενα διαφορετικού χρώματος μπροστά από τον αισθητήρα όρασης και παρατηρήστε τη συμπεριφορά του ρομπότ. Καταγράψτε στο σημειωματάριο μηχανικής σας πόσο καλά ανιχνεύει αντικείμενα ο αισθητήρας όρασης. Χρειάζεται ρύθμιση ο αισθητήρας όρασης μετά την αλλαγή θέσης;
Ρυθμίστε τον αισθητήρα όρασης όπως απαιτείται. Ελέγξτε τον αισθητήρα όρασης αφού τον ρυθμίσετε για να διαπιστώσετε εάν μπορεί να ανιχνεύσει αντικείμενα καλύτερα και να κάνετε προσαρμογές όπως απαιτείται.

Κίνητρο για συζήτηση - Αναστοχασμός της δραστηριότητας

Ε: Εντόπισε ο αισθητήρας όρασης αντικείμενα όπως περιμένατε;
Α: Οι απαντήσεις θα ποικίλλουν. Ωστόσο, ο στόχος αυτής της ερώτησης είναι η προώθηση της γνωστικής σκέψης. Οι μαθητές θα πρέπει να σημειώσουν ότι η ικανότητα του αισθητήρα όρασης να ανιχνεύει αντικείμενα μπορεί να αλλάξει ανάλογα με το περιβάλλον και το φως.

Ε: Γιατί είναι σημαντικό να μπορείτε να ρυθμίζετε τον Αισθητήρα Όρασης όπως απαιτείται;
Α: Ενώ οι απαντήσεις μπορεί να διαφέρουν, μια συνηθισμένη απάντηση θα πρέπει να είναι ότι εάν ένα ρομπότ χρησιμοποιεί έναν Αισθητήρα Όρασης και μεταφερθεί σε έναν διαγωνισμό ή ακόμα και χρησιμοποιηθεί σε ένα παιχνίδι ή μια πρόκληση, η απόδοση του ρομπότ θα εξαρτηθεί από την ακρίβεια του Αισθητήρα Όρασης. Ο συντονισμός είναι σημαντικός για την ακρίβεια.

Επεκτείνετε τη Μάθησή σας - Πολλαπλά Αντικείμενα

Ζητήστε από τους μαθητές να εκτελέσουν το έργο Ανίχνευση Αντικειμένων (Όραση) και να τοποθετήσουν περισσότερα από ένα από τα διαμορφωμένα αντικείμενα μπροστά από τον Αισθητήρα Όρασης. Τι συμβαίνει; Ζητήστε τους να καταγράψουν τα ευρήματά τους στο σημειωματάριο μηχανικής τους.
Τώρα, ζητήστε από τους μαθητές να τοποθετήσουν ένα διαμορφωμένο αντικείμενο και ένα άγνωστο ή μη διαμορφωμένο αντικείμενο μπροστά από τον Αισθητήρα Όρασης. Τι συμβαίνει; Ζητήστε τους να καταγράψουν τα ευρήματά τους στο σημειωματάριο μηχανικής τους.

Ρωτήστε τους μαθητές πριν το δοκιμάσουν, τι θα συνέβαινε αν τοποθετούσαν τρία διαμορφωμένα αντικείμενα μπροστά από τον Αισθητήρα Όρασης; Ζητήστε από τους μαθητές να γράψουν τις προβλέψεις τους πριν το δοκιμάσουν. Ζητήστε τους να καταγράψουν τις παρατηρήσεις τους αφού το δοκιμάσουν.

Διευκολύνετε μια συζήτηση σχετικά με το τι προέβλεψαν και παρατήρησαν οι μαθητές.

Διευκολύνετε τη συζήτηση ρωτώντας:

Ποιες ήταν οι διαφορές μεταξύ ενός, δύο και τριών αντικειμένων;
Θα προσαρμόζατε το έργο με οποιονδήποτε τρόπο για την αναγνώριση πολλαπλών αντικειμένων;

< Πίσω Επιστροφή στα Εργαστήρια Επόμενο >